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關鍵詞:高性能混凝土 配合比設計 成本控制
混凝土配合比設計是指根據工程結構形式、環(huán)境條件和施工要求確定出單位體積混凝土中水泥、礦物摻合料、粗細骨料、化學外加劑和拌和水等各組成材料的質量比例。確定這種數量比例關系的工作,稱為混凝土配合比設計。雖然普通混凝土的應用已經有比較長的歷史,但到目前為止,世界上各個國家還沒有一種公認最好的普通混凝土配合比設計方法。而高性能混凝土提出了不同于普通混凝土的要求,如新拌混凝土的流變性(高流動性、可泵性、保塑性及低放熱性等),硬化混凝土的高強度、高耐久性、高體積穩(wěn)定性及高韌性等,更需要結合具體工程不斷摸索、不斷優(yōu)化,找到高性能混凝土應用的技術路線,形成適用于本工程的最佳配合比。
高性能混凝土由六組分組成,每一組分的變化都要求配合比作相應調整。而高速鐵路原材料來源復雜,影響因素多,特別是骨料品質受原料和生產工藝影響較大,比如粗骨料,隨著破碎機和篩分設備的磨損,其顆粒級配變化較大,從而都需要對高性能混凝土配合比進行調整。特別需要指出的是,現(xiàn)代鐵路建設機械化程度高、進度快、原材料變化帶來的配合比調整將對工程進展影響較大,設計好配合比具有重要的意義。配合比的形成和優(yōu)化是配合比設計的主要內容。
1.混凝土配合比設計的一般原則
1.1 進行混凝土配合比設計時,首先需要考慮的是滿足工程結構功能的要求,混凝土要有合適的強度與耐久性。
從工程結構受力特點,可以確定混凝土的強度等級。強度是混凝土所有性能中最重要的性能之一,通常反映混凝土的整體質量,其影響因素比較多,除組成的原材料外,水膠比、養(yǎng)護條件、齡期、攪拌工藝、搗固方法、搗實程度、施工工藝等都有一定的影響,其中水膠比是主要影響因素。一般認為,混凝土的配制強度與水膠比成反比關系。
工程結構的重要性決定其設計時考慮的使用壽命及其所處環(huán)境。將環(huán)境作用等級與結構使用壽命相結合,確定混凝土耐久性設計指標,包括抗?jié)B性、抗碳化性、抗侵蝕性、抗凍性、抗壓疲勞強度和抗堿—骨料反應等特性。影響混凝土抗?jié)B性的因素主要有水膠比、骨料的最大粒徑、水泥品種、外加劑、礦物摻合料等,其中水膠比是決定性因素。水膠比越大,混凝土的抗?jié)B性越差。當水膠比大于0.6時混凝土抗?jié)B性急劇下降。影響混凝土抗碳化性能的因素有水泥品種、水泥用量、水膠比、礦物摻合料等,其中水泥用量越大,混凝土抗碳化性能越好;水泥用量一定時,水膠比越大,混凝土抗碳化性能越差;礦物摻合料的摻入有時對混凝土的抗碳化性能有負面影響?;炷恋目骨治g性主要取決于水泥的抗侵蝕性。影響混凝土抗凍性的主要因素有骨料、水膠比、水泥用量、外加劑等,其中水泥用量少和水膠比大的混凝土抗凍性差,引氣劑能顯著改善混凝土的抗?jié)B性。對于大體積混凝土由于水化熱對混凝土強度與變形(裂縫)影響較大,要控制水泥最大用量并摻用粉煤灰和礦粉,以防止溫度升高引起的熱應力和開裂。
1.2 需要考慮施工的需要,混凝土要有良好的工作性(和易性)。
和易性是指混凝土拌和物易于施工操作(攪拌、運輸、澆筑、搗實)并能獲得成型密實、質量均勻、不離析、不泌水的性能。一般來說,混凝土和易性主要包括流動性、黏聚性和保水性三方面的內容。
混凝土的和易性是一個綜合的性質,至今尚未有全面反映混凝土和易性的測試方法。通常是以測定混凝土坍落度或維勃稠度確定其流動性,觀察混凝土的形態(tài)并根據經驗判定其黏聚性與保水性,對混凝土的和易性優(yōu)劣作出評價。
影響混凝土和易性的因素主要有單位用水量、砂率、水膠比、水泥漿數量、時間和溫度以及水泥、骨料、外加劑、礦物摻合料等。其中,混凝土坍落度與單位用水量成正比關系,即單位用水量增大,其坍落度也增大。適當增加單位用水量,可改善混凝土的流動性,利于施工;但單位用水量過大時,會導致混凝土黏聚性變差,并導致嚴重的分層、離析,嚴重降低混凝土強度和耐久性。
砂率是混凝土中細骨料含量與粗細骨料總量的百分比。一般認為,細骨料對混凝土流動性的影響主要有兩個方面的原因:一方面,水泥砂漿在混凝土拌和物中起的作用,可減少粗骨料之間的摩擦力,所以,在一定的砂率范圍內,隨著砂率的增加,作用越發(fā)明顯,可有效地改善混凝土流動性;另一方面,細骨料比表面積較大,相應的需水量也較大,隨著砂率的增加,總比表面積增大,需要的水分越來越多。在用水量一定的情況下,拌和物流動性變差。所以,當砂率增加到一定程度時,混凝土拌和物流動性隨著砂率的增加而變差。此外,過低的砂率還會使混凝土拌和物黏聚性與保水性變差,容易發(fā)生離析、流漿等現(xiàn)象。
在水泥、骨料用量均不變的情況下,水膠比增大,拌和物流動性增加,反之則減少。水灰比過小,水泥漿體粘稠,拌和物流動性偏低。水灰比過大,會造成混凝土拌和物黏聚性和保水性不良。
水泥漿體數量在水灰比不變的情況下,是影響混凝土和易性的重要因素。單位體積拌和物內,如果水泥漿多,則拌和物流動性大。當水泥漿過少時,將無法填充骨料之間的空隙與包裹骨料顆粒表面,無法保證必要的流動性,使混凝土拌和物黏聚性變差。
混凝土拌和物的流動性隨著時間的延長而變差,主要是由于拌和物中的一些水分被骨料所吸收,一些水分被蒸發(fā),水泥的水化反應也使一些水分變作水化產物結合水?;炷涟韬臀锏牧鲃有赃€會隨溫度的升高而降低,這是由于溫度升高可加速水泥的水化、增加水分的蒸發(fā)。
需要考慮投資控制的需要,混凝土要有良好的經濟性。
配合比的經濟性表現(xiàn)在兩個方面:一方面,通過控制原材料用量,降低混凝土成本?;炷辽a的成本費用包括材料、設備和人力。在材料成本中,外加劑價格最高,水泥的價格遠高于骨料,控制外加劑摻量、節(jié)省水泥是控制材料成本的最有效措施,基本手段是提高外加劑與水泥的適應性,減少外加劑摻量;采用雙摻技術(摻粉煤灰與礦粉)、采用良好顆粒級配的粗骨料等以減少水泥用量。
另外,混凝土生產的成本費用又與強度要求有直接的關系,為保證混凝土有很高的均
勻性,強度的變化值應控制在很小的范圍內,這就需要在配合比設計時,確定混凝土最高和最低強度?;炷翝仓┕さ娜肆ν度爰百M用還受到混凝土工作度的影響。為此,在可能施工澆筑的范圍內,混凝土配合比應具有最小的單位用水量,選用最小的坍落度,尋找較高的強度效率(指混凝土中每公斤水泥能產生的強度)。
另一方面,是長遠的經濟效益和整體的經濟效益,如耐久性好,維護費用少,導熱性小,使用中能耗低等,其中,耐久性是最重要的指標,因為較長的使用壽命是節(jié)約成本最有效的手段。
2.高性能混凝土配合比設計思路
高性能混凝土配合比的設計思路可概括如下圖所示。高性能混凝土配合比設計與普通混凝土的差異除了原材料有四組分增加為六組分外,混凝土性能的提高更為突出,強度、耐久性、工作度和經濟性是高性能混凝土配合比設計的最主要指標。
采用較低的水膠比對提高混凝土強度和耐久性非常重要。但水泥要達到完全水化所需的用水量約為水泥用量的25%,此外由于物理吸附作用還要有約15%的水被限制在膠體孔隙中而不能參與化學作用,所以至少要有0.40倍水泥質量的水就能達到完全的水化作用。實踐表明,當水膠比降到0.40以下時,隨水膠比的降低強度卻能繼續(xù)提高。其原因是,盡管水泥水化不完全,但較低的水膠比能夠降低混凝土的孔隙率并減小了孔隙尺寸,而未水化的水泥顆粒則作為一種堅強的細微骨料發(fā)揮其作用。隨著高效減水劑的應用,采用0.25~0.40的水膠比已成為可能。實踐表明,用水量與強度通常成反比,采用低用水量對強度提高是有利的。同時,在滿足高性能混凝土工作性的條件下,盡量減少用水量,可以抑制混凝土的干縮,增加骨料與水泥石界面粘結力及鋼筋與混凝土之間的握裹力。因此,低水膠比和低用水量是高性能混凝土配制的基本原則。
3.高性能混凝土配合比的優(yōu)化
高性能混凝土配合比設計的基本原則:滿足工程對混凝土的性能要求、滿足施工對混凝土工作性能的要求、滿足現(xiàn)行規(guī)范要求、便于生產控制、盡可能降低成本等。混凝土配合比優(yōu)化指在滿足工作性能、力學性能、耐久性能以及施工工藝的前提下,實現(xiàn)混凝土成本最優(yōu)化以及環(huán)境低負荷化。原材料資源短缺以及混凝土材料性能的多元化,混凝土配合比優(yōu)化已成為混凝土配合比設計方法的一種趨勢。
3.1 比較優(yōu)化方法
比較優(yōu)化方法是一種常用的優(yōu)化方法。所謂比較優(yōu)化法,就是選取一些強度和工作性滿足要求的混凝土配合比,進行多種性能試驗。根據性能試驗結果和成本核算進行比較,選擇性能較好、成本較低的配合比。該方法是一種相對優(yōu)化方法?;炷列阅茈S組分的變化通常是一種連續(xù)的變化,比較優(yōu)化法可以得出一個相對較好的結果,但很難看出各種參數對其性能的影響規(guī)律,把握不了變化的趨勢。
3.2 等值圖優(yōu)化方法
等值圖優(yōu)化法的基本思路是根據試驗結果繪制各種性能與成本的等值曲線,如等強曲線、等耐久性指標曲線、等放熱量曲線、等體積穩(wěn)定性曲線以及等成本曲線等。與比較優(yōu)化方法相比,這種方法能夠清楚地表明各種性能之間的關系,因此,該方法能夠綜合平衡各種性能,得出最優(yōu)配合比。
3.2.1確定優(yōu)化主要目標?;炷磷顑?yōu)化目標的確定是基于環(huán)境作用。不同混凝土結構以及混凝土結構在高速鐵路體系中所起到的作用不同,性能要求也不相同。如氯鹽環(huán)境下,就要考慮混凝土抗氯離子性能高,選擇大摻量礦物摻合料的混凝土;如果是嚴寒地區(qū),就要以抗凍性為最主要的指標。在混凝土中適當引氣,對混凝土抗凍性而言,含氣量在一定程度上比水膠比更為重要,這也決定了混凝土強度在混凝土抗凍性方面并不是最為重要的因素。
3.2.2兼顧混凝土綜合性能。選擇主要優(yōu)化目標并不等于不考慮其他目標。在不顯著影響最主要目標的前提下,應兼顧其他目標盡可能合理。結構設計中通常以混凝土強度以及彈性模量為設計依據,然而混凝土結構耐久性設計中也提出了基于混凝土耐久性的最低強度保證值,在基于結構的強度與基于耐久性的強度發(fā)生矛盾時,選擇兩者之間較大者。在實際混凝土配合比優(yōu)化時,從原材料的選擇、到配合比參數設計,都要考慮對其他性能可能產生的影響,以免顧此失彼。
3.2.3實現(xiàn)功能、經濟與環(huán)境的統(tǒng)一。在混凝土功能性滿足設計要求的同時,要實現(xiàn)經濟效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一。如兩個配合比中,有一個膠凝組分中有礦物摻合料,另一個膠凝組分中沒有礦物摻合料,這種情況下要選擇有礦物摻合料的配合比,其一是礦物摻合料在一定程度上降低成本,另一個原因是減少水泥用量,增加固體廢棄物的利用率,實現(xiàn)了功能、經濟與環(huán)境的協(xié)調統(tǒng)一。而如果一味追求提高摻合料的摻量,所帶來的是外加劑用量提高,其綜合經濟成本要高于低摻量的混凝土配合比,這種配合比也是不可取的。不同礦物摻合料的摻量應根據混凝土的施工環(huán)境條件特點、拌和物性能、力學性能以及耐久性要求通過試驗確定,并統(tǒng)籌考慮其經濟成本,在滿足功能的前提下,實現(xiàn)經濟成本最低化,環(huán)境影響低負荷化。
3.3 回歸分析方法
回歸分析方法的步驟是:
3.3.1進行大量的混凝土試驗及性能測試;
3.3.2對所獲數據進行回歸分析,在混凝土的組成和性能之間建立起預測方程;
3.3.3將其轉化成優(yōu)化模型的約束方程,并用矩陣表達,這些約束條件方程總共含有
混凝土容重、坍落度、抗壓強度、骨料級配、壓力泌水、屈服應力和抗凍性等7個控制變量;
3.3.4建立以混凝土成本價格為目標函數的優(yōu)化設計模型;
3.3.5按非線性規(guī)劃的單純形解法進行優(yōu)化計算,得到各種組成材料的用量;
3.3.5最后對混凝土密實度進行補償,根據骨料含水量及吸水率調整各原材料用量。
參考文獻:
[1] 《高速鐵路高性能混凝土應用管理技術》
[2] 《高性能混凝土》
[3] 《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》
現(xiàn)階段,信息技術復習課主要有以下幾種形式——
演講式:教師是演講者,學生是傾聽者,通過教師的講解來羅列知識點,即使有師生互動,也只是簡單的你問我答。
練習式:教師根據要復習的知識與技能目標,布置一系列練習題。學生上機操作,教師巡視指導,教師講解共性問題。
講練式:教師課前闡述復習的知識點,布置任務,學生完成任務,教師總結講解。
這些做法有一個共同點,就是采用不斷強化的方法塑造學生的某種行為,把學生當動物來教,卻忽視了學生是有靈性的人,忽視了人的主觀能動性。由于教師缺乏對方法的指導和引領、學生缺少主動的探索與實踐,這種教學效率極其低下,并且學習效果也不持久。
復習課不同于新課,其特點是容量大、節(jié)奏快、綜合性強。我認為,復習課更應凸顯學生的主體地位,引導學生在情境創(chuàng)設中重現(xiàn)“知識點”,在知識結構搭建中構建“知識鏈”,在問題解決中感悟“知識值”,在回顧反思中明晰“知識源”,并應遵循“重激活、重梳理、重應用、重提升”的教學策略。
寧波版初中信息技術新教材八年級下為Flash教學內容,整冊教材共15課,其中1~6課教學內容側重于Flash繪圖工具的使用,要求學生學會基本繪圖工具的使用、掌握繪圖技巧,從而提高繪圖能力;7~15課教學內容側重于動畫制作及創(chuàng)作。下面,我以復習1~6課教學內容為例,結合教學實踐談談信息技術復習課的“四重”教學策略。
重激活——在情境創(chuàng)設中重現(xiàn)“知識點”
“知識點”重現(xiàn)的環(huán)節(jié)不僅擔負著拉開復習帷幕的任務,更應承擔起激起學生復習欲望、喚醒已有知識的功能。為此,教師應著力創(chuàng)設生活化的情境,在解讀情境中自主重現(xiàn)“知識點”,溝通知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)系,從而實現(xiàn)信息技術復習活動認知與情感的和諧同步,引導學生進入積極的復習狀態(tài)。
下面是1~6課教學單元“課堂導入”環(huán)節(jié)的片段回放:
教師出示一組“插花藝術”圖(如圖1),學生欣賞。
師:如果讓你完成一幅美麗的插花圖,你需要繪制哪些對象?
生:美麗的花朵和花瓶。
師:美麗的花朵如何繪制?
生:一個橢圓經過變形復制獲得。
生:橢圓使用漸變色,獲得的花朵更美麗。
師:不錯的主意。靈活運用輔助繪圖工具來變形,可以使一個簡單的圖形生成各種美麗的圖案,如風車、折扇(如圖2)等。
師:那美麗的花瓶(如圖3)又該如何繪制呢?在繪制過程中要用到哪些繪圖工具呢?
生:用橢圓工具繪制瓶口,用鉛筆工具繪制瓶身。
生:用橢圓的疊加可以繪制花瓶。
師:看來,無論是繪制花朵還是花瓶,都要靈活使用Flash的繪圖工具。當然,如果給花瓶用顏料桶工具填充上顏色,效果一定更好。這節(jié)課我們就來復習“插花藝術——繪圖工具的靈活使用”。
上述教學片段中,我為本課主旨的揭示設置了一個富有生活氣息的、關聯(lián)生活經驗的課堂情境,將一組插花圖生動地展現(xiàn)在學生面前,使學生對插花藝術產生感性認識。然后,我指出如何繪制插花圖,使學生由欣賞美進入到創(chuàng)造美的情境。通過分析如何繪制插花圖,再現(xiàn)了即將復習的知識。有了這樣的知識重現(xiàn)和興趣激活,學生便能進入積極的復習狀態(tài)。
重梳理—— 在知識結構搭建中構建“知識鏈”
信息技術復習課的教學目的應該定位于,幫助學生創(chuàng)造性地回顧、整理、交流將要復習的理論和操作知識,將原來零散的知識點梳理后構成知識鏈,形成知識結構體系,使之逐漸趨于系統(tǒng)化。那么,如何進行梳理呢?梳理的方法很多,有提綱式梳理、列表式梳理等。眾所周知,人類大腦記憶圖像要比記憶文字更容易。因此,知識網絡結構圖已被逐漸引入到信息技術復習課的課堂教學中。知識網絡結構圖是在對已學知識點加以梳理、整合的基礎上,將相互獨立的知識點關聯(lián)起來,建立具有某種邏輯關系的結構體系。信息技術復習課一般來說知識點容量大,操作步驟繁多,而且根據教學過程和實際情況的需要很難快速復習。而利用知識網絡結構圖幾分鐘便可完成對單元知識的梳理,大大節(jié)約了時間,而且還能根據實際情況做出具體的、合理的調整,便于掌控流程與引導,學生的記憶將會得以改善。在1~6課復習課中,我先出示具體實例或作品來引導學生分析問題,然后通過一系列環(huán)環(huán)相扣的問題,將知識點串聯(lián)起來,根據知識點之間的聯(lián)系,師生共建了一張知識網絡結構圖(如圖4),來幫助學生捕捉到要復習的知識點并進行知識點的羅列和整理,并針對學生實際及教學內容強調說明重、難點部分。
通過搭建知識結構圖等梳理方式的運用,可以避免復習中的盲目性,使學生在較短的復習時間內,比較全面、系統(tǒng)地鞏固和掌握知識與技能,提高學生運用知識的能力。在信息技術復習課中,我發(fā)現(xiàn)相當一部分學生只注重動手操作,不善于將所學的知識點整理、歸類,建立完整的知識體系。因此,知識結構圖可以由師生共建,也可以是在總結了知識點的基礎上,讓學生親自畫出,從而鞏固知識點,形成知識體系。
重應用—— 在問題解決中感悟“知識值”
教師在指導學生復習時,不能僅僅停留在知識羅列的層面上,那是毫無生機的,收不到應有的效果。教師要重視挖掘知識與知識間、知識與生活間的聯(lián)系,向學生呈現(xiàn)知識與生活密切相連的、現(xiàn)實的、具有挑戰(zhàn)性的問題。提高學生動手解決實際問題的能力,最常用的是采取任務驅動的教學方法。而對于任務驅動法而言,任務設計是關鍵。復習課任務的設計又有別于新課的任務設計,在內容上,要結合復習的實際,在知識的“高度”、“寬度”上適當向外拓展延伸;在形式上要突出任務的綜合性、靈活性、應用性、發(fā)展性等。例如1~6課復習課中,根據出示的任務“完成一幅美麗的插花圖”,經師生共同分析,發(fā)現(xiàn)要完成這個任務得分以下幾步。
步驟一,創(chuàng)建“花瓶”圖形元件。
設計意圖:靈活使用各種繪圖工具,掌握圖形疊加的繪圖技巧,鞏固創(chuàng)建圖形元件的方法。
步驟二,創(chuàng)建“花朵”圖形元件。
設計意圖:熟練掌握變形的應用,理解圖形疊加及圖形元件的作用,進一步加強創(chuàng)建圖形元件的方法。
步驟三,把“花瓶”、“花朵”的圖形元件拖放到場景中,組合成一幅美麗的插花圖。
設計意圖:熟練掌握元件的調用及圖形的變形。
在實施任務、解決問題之前,經過梳理知識的環(huán)節(jié),學生已在腦海中將原有知識構成完整的脈絡。因此,學生掌握技術、理解知識、動手操作更方便。同時,將生活經驗融入到課堂教學中,提高學生綜合應用知識的能力。此外,精美的插花作品能陶冶情操,提高審美能力,讓學生親身體驗技術的魅力,感悟知識超越教材之外的價值。
重提升—— 在回顧反思中明晰“知識源”
復習課的實質不僅是強化,更重要的是提升和拓展,將舊知識進行生發(fā)。Flash1~6課教學內容的復習目的不僅在于強化具體繪圖工具的使用,更在于能靈活使用各種繪圖工具快速而簡便地繪制出各種美麗的圖形,掌握問題解決的一般思路和方法,從而提高學生的繪圖能力和應用知識的能力。這就需要教師對學生的學習情況及時總結與反饋,引導學生自我反思、自我評價,進一步完善認知結構。
如在學生完成創(chuàng)建“花瓶”圖形元件任務后,我讓學生上臺演示如何繪制花瓶(如圖3)瓶身的輪廓。有三位學生用不同的操作技巧做了演示后,我引領全體學生進行了如下的回顧與反思。
師:請大家說說這三位同學對于瓶身的輪廓線是如何繪制的?
生:第一位同學是通過繪制左右兩個橢圓與瓶口、瓶底兩個橢圓疊加而成。
生:第二位同學是先繪制一個矩形,然后用選擇工具調整矩形左右兩邊輪廓線的形狀。
生:第三位同學是用鉛筆工具繪制的。
師:你認為繪制“圖形的輪廓線”用哪些方法?
生:可以用鉛筆工具繪制。
生:圖形疊加。
生:先用矩形工具、橢圓工具等繪制出基本形狀,然后不合適的部分用選擇工具調整。
師:同學們總結得真棒!(出示圖5)圖形的輪廓線可以是用鉛筆工具繪制而成的;也可以是先進行圖形疊加,再用選擇工具作部分變形調整。特別是繪制一些復雜圖形時,我們可以同時采用這兩種方法,如我們前面在繪制卡通角色Snoopy的輪廓時,就是結合了這兩種方法。
之后,教師可再提供另一種形狀的花瓶,讓學生說說多種繪制方法,從而加強對繪圖工具的靈活使用。
接下來,教師采用遞進式問題引導學生思考并回答:(1)花瓶只有輪廓還不夠,若填充上顏色,效果將更好。如果給輪廓線上色,用什么工具?(2)如果給區(qū)域填充顏色,用什么工具?(3)用顏料桶工具填充,你會選擇純色填充還是使用漸變色?為什么?(4)如果花瓶的整體形狀不合適,用什么工具可以修改?(5)如果花瓶的“采光點”不合適?用什么工具可以調節(jié)?(6)綜合上述分析,要繪制出一個美麗的圖形,我們需要掌握哪些操作?
常言道,溫故而知新。上述對話中,通過對“瓶身的輪廓線是如何繪制的”這一問題的探討,引導學生總結圖形輪廓的繪制方法,教師加以分析講解后提供另一種形狀的花瓶再讓學生分析。這實際就是一個促使學生的認知由具體到一般,再由一般到具體深化的螺旋式上升過程,增強了學生靈活使用繪圖工具的技巧及應用知識的能力。教師后續(xù)的層層提問,又促使學生對圖形繪制的操作過程及內容有了新的認識,從而達到溫故而知新的復習目的,幫助學生完善認知結構。
本次是該局針對全體在冊干部職工的計算機常用軟件(主要是OFFICE系列軟件)和計算機基本繪圖軟件(AUTOCAD繪圖)的培訓。通過舉辦這樣的活動,使該局全體職工對OFFICE文檔的操作和AUTOCAD繪圖軟件的認識有所提高,并且能夠更好地解決自己在平時的學習、工作和生活中所遇到的和計算機有關的問題。從2011年8月至2011年11月,該培訓按照計劃順利執(zhí)行,取得了圓滿成功。
一、培訓的基本情況:
1、 培訓規(guī)模:本次培訓是針對該局全體在冊干部職工,由局領導帶頭,共300多人參加了培訓。
2、 培訓性質:這是一次計算機應用軟件操作(主要是OFFICE文檔的操作和AUTOCAD基本的繪圖)的培訓。
3、 時間安排:2011年8月至2011年11月,分期分批共十期批次。
4、 培訓內容:以WORD和EXCEL的常用知識為主,并有針對性的講解了一些POWERPOINT有關的知識。在講解過程中,還針對學員在平時的學習、工作和生活中使用OFFICE文檔時遇到的問題給予了解答,從而增強了這次教學的效果。
5、 培訓地點:新豐縣供電局一樓電腦室
二、培訓的具體內容:
1、Office 部分
日期
星期
教學內容
課程描述
備注
WORD 部分
相關知識點: 文字的格式設置
合理安排段落布局
添加項目符號和底紋
插入日期和頁碼
郵件合并的設置
郵件合并的應用技巧
制作統(tǒng)一格式的信封
案例:制作會議請柬
熟悉Word圖文混排、郵件合并、長文檔排版技術等文檔編輯的高級應用方法和技巧。
相關知識點:
使用公式進行表格計算
在Word表格中應用公式的方法
Word表格的編排方法
案例:日常費用月報表
相關知識點:窗體和控件的使用方法
設置文檔屬性以顯示調查信息
保護窗體文檔的設計
實現(xiàn)文檔的套打功能
案例:用戶調查反饋表
相關知識點:制作文檔模板
特殊字符的輸入
公式的輸入
使用“比較文檔”功能
在分欄排版中每欄都顯示頁碼
設置默認的頁面布局
案例:制作考試試卷
熟悉Word圖文混排、郵件合并、長文檔排版技術等文檔編輯的高級應用方法和技巧。
相關知識點:樣式的設置和應用
樣式的管理
添加不同的頁眉和頁腳的方法
編制目錄的方法
給圖片添加題注的方法
腳注和尾注的應用
案例:文章排版成冊
EXCEL部分
相關知識點:數據輸入的有效性
使用記錄單輸入數據
使用公式自動計算
絕對引用和相對引用的概念
數據排序和分類匯總
數據自動篩選和高級篩選
案例:編制工資表
熟練掌握常用函數的使用方法、Excel圖表美化、使用Excel對各種報表進行數據處理的應用方法和技巧等
相關知識點:制作供選擇輸入的列表
將合計金額轉換為大寫形式
保護特定的單元格
設置打印區(qū)域
在單元格中輸入多行數據
案例:編制與填寫報銷單
POWERPOINT部分
相關知識點:設置幻燈片母版
應用設計模板的方法
添加超鏈接和自定義動畫
設置幻燈片的切換效果
設置幻燈片的播放聲音
幻燈片的
案例:制作相冊集
熟悉演示文稿在日常生活和工作中的高級應用技巧。
相關知識點:
幻燈片背景的設置方法
打包演示文稿的方法
讓打包到光盤中的幻燈片實現(xiàn)自動播放
為幻燈片嵌入不同模板
在幻燈片中插入MP3的方法
案例:制作企業(yè)廣告宣傳片
PPT設計技巧
2、Auto CAD部分
日期
星期
教學內容
課程描述
備注
基礎知識:窗口組成及基礎操作
掌握CAD的組成
繪圖相關:繪圖環(huán)境設置、自定義工具欄、使用命令、繪圖方法
設定自己的繪圖環(huán)境及單位和圖形界限設置等
坐標系介紹
介紹CAD的坐標系
圖層管理
掌握圖層管理與規(guī)劃
選擇與編輯對象
對象管理技巧、修改已有圖形或通過已有圖形構造新的復雜圖形。
圖形顯示控制
靈活地觀察圖形的整體效果或局部細節(jié)。
精確繪制圖形
使用系統(tǒng)提供的對象捕捉、對象捕捉追蹤等功能,在不輸入坐標的情況下快速、精確地繪制圖形。
創(chuàng)建面域與圖案填充
面域與圖案填充概念與管理。
創(chuàng)建文字和表格
文字與表格的設定
標注圖形尺寸
標注技巧
使用塊、屬性塊
塊管理,通過塊提高工作效率
布局打印輸出
布局與打印管理
關鍵詞:場依存和場獨立;網絡課程;學習內容設計;組織方式
中圖分類號:G434文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)10-2315-02
Learning Content Design of Network Courses Based on Learning Style
ZHANG Lin-min,YANG Jin
(The Yunnan Normal University, Kunming 650031, China)
Abstract: The design of the course content is an extremely important step in the instructional design. Especially, The interaction of distance learners and learning content will directly affect the effectiveness of the learners in distance learning. According to the different learning style characteristics of the learner, mainly discuss the design of learning content organization in the network curriculum guiding by the Witkin’s learning style theory .
Key words: field-dependence & field-independence;web-based course; learning content design; the mod of the organization
在遠程教育工程中,網絡課程的開發(fā)是網絡教學的基本單元。遠程教育中教與學的時空分離,決定了以媒體為中介的交互是再度整合教與學的關鍵過程。網絡課程是遠程學習資源的重要組成部分,具備交互性、開放性、自主性等特點,能夠充分發(fā)揮網絡教學的優(yōu)勢,合理設計學習內容的重要性不言而喻。
學習者之間的差異是客觀存在的,以學習者的不同學習風格為依據,提供與之相適應的學習內容組織方式,并引導學習者進行個性化學習,不失為提高學習成效的一種有效的方法。下文將以威特金的學習風格理論為指導,探討網絡課程學習內容組織方式的設計。
1威特金的學習風格理論
1.1學習風格類型劃分
學習風格是指學習者身上一貫表現(xiàn)的帶有個性特征的學習方式和學習傾向。[1]關于學習風格的構成,一般劃分為五個部分,三個層面:①學習風格的情感成分;②學習風格的認知成分;③學習風格的意動成分;④學習風格的社會性傾向成分;⑤學習風格的生理性成分。前三者構成了學習風格心理性層面,后兩種構成了學習風格的社會性和生理性層面。在這些成分中,認知成分是對學習影響最深入的一部分。一般把它稱之為認知風格,是指學習者在認知活動中所偏愛的信息加工(包括信息的獲取、識別、轉化、存儲、提取、使用等)方式。[1]
1954年,威特金從學習者在認知加工中對客觀環(huán)境提供線索的依賴程度來看,把學習風格區(qū)分為場依存型和場依存型。所謂的場就是外部環(huán)境。其中,場依存型的學習者在認識活動中,依賴自己所處的環(huán)境的外部參照,容易受外部環(huán)境的影響,通常很難從包含刺激的環(huán)境中將刺激辨別出來。這種類型的學習者較依賴于學習材料的預先組織,需要明確的指導和講授,他們總是努力使自己與環(huán)境協(xié)調,因此在形成自己的觀點時會更多的考慮所處的周圍環(huán)境,他們喜歡在集體環(huán)境中學習。場獨立型的學習者在認知活動中,依賴自己所處的生活空間的內在參照,他們有很強的個人定向,比較自信,自尊心較強,不易隨環(huán)境的變化而改變。這種學習者在學習過程中比較自主,必要時能對所提供的信息進行改組。他們能夠明確自己的目標,愿意獨立的學習,能更好的分析,喜歡鉆研。
1.2學習風格測量工具
經過威特金的大量實驗研究發(fā)現(xiàn),場依存型和場獨立型是兩種普遍存在的認知方式。在1962年威特金等人設計開發(fā)了一種學習風格測定的測量工具,稱之為鑲嵌圖形測驗(EFT)。此量表要求被試在規(guī)定的時間把隱藏在復雜圖形中的簡單圖形描繪出來,所隱藏的圖形與原簡單圖形大小相同、比例和方向也一致。
鑲嵌圖形測驗(EFT)共有三部分組成。第一部分是練習題,不計分,包括7個簡單圖形,2分鐘完成,通過第一部分的練習使被試了解測驗的作答方式。第二、三部分,各包含9個較復雜的圖形,為正式測驗,時間限制各為5分鐘。
此外,現(xiàn)國內使用較多的是1988年北京師范大學宋合義等人編制的認識方式圖形測驗,該測試工具中的測驗題目包括三部分。第一部分9道題,這也是測驗練習;第二、三部分各有10道題。時限和計分標準見認識方式圖形測驗的編制與修訂說明。[2]
2網絡課程學習內容的設計
2.1場依存型學習者的學習內容設計
場依存的學習者更多的是讓一種經驗的外部線索來指示理解,滿足于把心的概念放入現(xiàn)有的形式和情境中,即根據已經給定的結構與目標開展學習。基于對場依存型學習者認知特點的分析,設計以一種線性的方式組織學習內容,讓學習者根據已確定的學習流程來展開學習。
在這種組織方式中,學習內容通過章、節(jié)、知識點三級目錄來呈現(xiàn),是目錄樹結構。學習者只能按設計者預先設計的學習流程進行學習,知識點的排序是按照何克抗的教學內容組織與編排原則。何克抗認為教學內容的組織與編排應當遵從這樣的幾個原則:①由整體到部分,由一般到個別,不斷分化;②確保由已知到未知;③按事物的發(fā)展規(guī)律;④注意教學內容之間的橫向聯(lián)系。[3]學習流程圖如圖1所示??梢?,學習者只能按照設計好的順序來學習所有知識點。
圖1線性的學習流程
2.2場獨立型學習者的學習內容設計
場獨立的學習者喜歡獨立的活動,能自己建立目標,喜歡組織和重新組織自己的學習活動。近年來有關研究也表明,場獨立的學生較場依存的學生有更強的進行“積極分析”與“知覺”差異的能力。[4]因此,設計以一種非線性的方式組織學習內容,即以超文本的方式組織,學習者可以選擇任意一個知識點進行學習。
在這種組織方式中,所有的知識點都呈現(xiàn)在一個知識圖(如概念圖)中,不僅體現(xiàn)內容由章到節(jié),再到知識點的框架結構,還要體現(xiàn)知識點之間的關系(如類屬關系)。此外,每個知識點都設有超鏈接,學習者可隨機的進入到某一知識點的學習。學習流程圖如圖2所示。
圖2超文本的學習流程
3總結
國家現(xiàn)代遠程教育工程明確指出把網絡課程作為教學資源建設的一部分。隨著遠程教育的不斷發(fā)展,網絡課程的開發(fā)受到越來越多的重視。一直以來很多研究者都關注網絡課程如何能更適應遠程學習者的問題。進行適應性內容呈現(xiàn)、適應性導航、適應性測試等等的研究。在進行同一門課程時,以學習者的學習風格特征為依據,設計不同的學習內容組織方式,是促進學習者有效學習的有益嘗試。
參考文獻:
[1]何克抗,李光華.教育技術學[M].北京:北京師范大學出版社, 2002.119.
[2]謝斯駿,張厚粲.認識方式―一個人格維度的實驗研究[M].北京:北京師范大學出版社,1988.261-276.
[3]何克抗,鄭永柏,謝幼如.教學系統(tǒng)設計[M].北京:北京師范大學出版社,2002.
一、注重“理”,建立知識網絡
“理”是指幫助學生把握知識間的相互關系,建立縱橫交錯的知識網。數學知識就像一個一個鏈環(huán),學習時是相對獨立的個體,復習時卻可以一個一個地聯(lián)系起來,環(huán)環(huán)緊扣,形成一條條“線”,一條可以把前后知識串起來的線。教師要做的就是引領學生找到線索,把知識單向連成線,縱橫織成網。在總復習中,合作交流是學生梳理知識的重要方式之一。它能有效促進師生、生生互動、改變學生單調的學習方式,也可以避免教師在總復習中一味地嘮嘮叨叨。尤其是針對概念比較多,或者是知識點相對較為獨立時,教師可以把握合作的契機,把提煉知識,系統(tǒng)整理的任務交給學生,讓學生在小組合作、互幫互助的學習氛圍下自主復習,學會整理知識、發(fā)展能力;在知識的整理中,教師還可以精心設計一些小練筆,在練習中滲透復習要點,在練習中進行觀察和分析,達到知識梳理和能力提升的雙豐收。梳理、引導建構的片段如下:
1.意義
(1)什么是平面圖形的周長?
①請同學們指著圖形描一描,說一說。
②計算周長要用什么單位?常用的有哪些?進率是多少?
③小筆:畫一條10厘米長的線段。這條線段長( ),是1米的( )。
(2)什么是平面圖形的面積?
①請同學們指著圖形摸一摸,說一說。
②計算面積用什么單位?常用的有哪些?進率是多少?
③小練筆:用紙折出1平方分米的正方形。1平方分米的正方形最多能分成( )個1平方厘米的正方形。
(3)利用單位間的進率靈活解題。
0.5米=( )厘米2.6平方分米=( )平方厘米
34分米=( )米450平方分米=( )平方米
60公頃=( )平方千米0.75公頃=( )平方米
2.周長計算
(1)這些平面圖形的周長,哪些我們學過用公式來計算?請你寫在圖形上。
(2)其他三個圖形,有周長嗎?
你準備怎樣來計算?
小結:求周長就是求圍成這個圖形所有邊的總和。
3.面積計算
(1)這些平面圖形,它們的面積計算公式都已經學過,請你寫在圖形上。
(2)這些面積計算公式,是怎樣推導出來的呢?
(3)從這些公式的推導過程中,我們可以發(fā)現(xiàn),它們之間是有聯(lián)系的。
①你能否把這些圖形重新擺一擺,更清晰地表示出它們之間的聯(lián)系。
②師生討論:為什么這樣擺?怎樣擺更合理些?
③通過整理,你有什么體會?
引導小結:長方形面積公式是基礎;圖形轉化是推導面積公式的常用方法;在圖形的轉化過程中應用了平移、旋轉等方法;有些曲線圖形可以轉化成直線圖形。
在日常的數學學習中,學生的知識是零散的積累,要想達到靈活運用的效果,必須注重各知識的內在聯(lián)系,疏通知識間的脈絡關系,這是總復習首當其沖的要務。所以,教師在總復習教學中,一定要幫助學生把知識構成整體,為接下來的舉一反三、學以致用提供優(yōu)良的“兵工廠”,隨取隨用。
二、精于“練”,深化知識運用
“練”則是幫助學生在練習中查漏補缺,提高計算和解決問題的能力,是對所學知識的進一步鞏固,也是對各項技能的綜合提升,學以致用,舉一反三。題目來源可以針對學生易錯、易混淆、難掌握的知識點精心設計,彌補學生不完善的知識體系。在題型設計上可以設計成以下幾類練習:綜合性練習、探索性練習、開放性練習、解決實際問題練習??倧土曊n更注重考查學生知識間的溝通與聯(lián)系,因此設計綜合性練習能使學生主動搜尋解決問題的相關知識點,并將這些知識點靈活組合,找出解決問題的方法;探索性練習對所學知識進行適度拓寬延伸,有利于激發(fā)學生學習興趣,開拓學生視野;開放性練習注重解決問題策略的多樣性和問題答案的不唯一性,這有利于培養(yǎng)學生思維的靈活性,使不同能力的學生在解題過程中思維都能得到訓練;解決實際問題練習,學習數學的目的是為了能運用數學知識、數學思維去解決實際問題,因此總復習課必須聯(lián)系實際。綜合練習,提高技能的片段如下:
1.計算下列圖形的周長和面積(單位:厘米)
2.下圖每組中兩個圖形的周長相等嗎?面積呢?
小結:面積相等的兩個圖形,周長不一定相等;周長相等的兩個圖形,面積不一定相等。
3.判斷對錯
①邊長是4米的正方形,它的周長和面積是相等的。( )
②三角形的面積是平行四邊形的面積的一半。
( )
③半圓的周長和面積是整個圓的周長和面積的一半。( )
④把一個平行四邊形活動框架(四根木條釘成的)拉成一個長方形,那么原來平行四邊形與現(xiàn)在長方形相比周長不變、面積變了。( )
4.學以致用
第101頁第6、7、8、題。
說說每道題需要注意的地方。
5、提升,留有余味
開放題:
左圖的線段互相垂直,其中,上面一條長2厘米,下面一條是它的2倍。
1.你能根據這兩條線段,想象出我們學過的哪些平面圖形?
2.自己畫一畫,并分別計算它們的周長和面積?
練習在總復習中有著不可或缺的重要地位,不僅可以讓教師快速捕捉到學生對知識和技能的掌握情況,也可以讓學生清醒地認識到自己的知識水平,是查漏補缺、鞏固知識的一個重要手段。練習的解答不僅是對數學知識的綜合運用,也是對學生思維過程的一個很好的展現(xiàn)。
【關鍵詞】計算機圖形學;相關技術;發(fā)展
一、計算機圖形學的相關技術介紹
(一)數學基礎技術
計算機圖形學與數學基礎知識有很緊密的聯(lián)系,一定程度上是數學基礎支撐著整個計算機圖形學的發(fā)展。數學基礎技術內容主要包括曲線曲面、幾何造型、集合等等,其中最關鍵的曲線曲面理論中包含很多的知識,曲線曲面理論利用自身的優(yōu)勢很好地解決了實際存在的一些數學問題,受到廣泛的認可和應用。但是有的理論知識還處在不斷完善的階段,還不能真正投入到實際的應用中。而分形幾何學的引進促進了計算機圖形學的創(chuàng)新和發(fā)展,原本的圖形學只能表現(xiàn)一些簡單的事物,由于分形幾何學的引進,可以體現(xiàn)各種形態(tài)的事物,擴寬了圖形學的發(fā)展領域。
(二)計算機科學技術
計算機圖形學與計算機科學技術肯定有密切的關聯(lián),計算機圖形學是在計算機技術發(fā)展的環(huán)境下產生。因此,圖形學的發(fā)展一定要依靠先進的計算機技術才能實現(xiàn)。計算機的硬盤、顯示器、分辨率甚至于計算機本身的性能都會直接影響圖形學的發(fā)展。計算機圖形學現(xiàn)在發(fā)展的重點放在圖形的軟件設計、圖形數據結構以及數據庫技術上,計算機科學技術是圖形學發(fā)展的基礎和前提。
(三)動畫技術
計算機動畫技術是計算機圖形學應用得最為廣泛的一種技術,現(xiàn)在很多的動畫視頻以及造型都是通過動畫技術實現(xiàn)。計算機動畫技術簡單地說就是利用計算機本身的優(yōu)勢,將原本靜止的畫面生動化和真實化。它可以利用鼠標隨意移動圖形的位置,還可以改變畫面的大小和色彩,根據設計要求來調整原本的畫面,設計出不一樣的視覺效果,現(xiàn)在很多的平面廣告技術主要依靠動畫技術實現(xiàn),帶給受眾非同尋常的視覺體驗,吸引大家的關注。
(四)可視化技術
可視化技術一般被稱為數據的可視性,普遍用于氣象數據的分析、海洋數據的分析以及地質勘探的數據分析等等,利用計算機將數據和圖形結合在一起,讓數據以更加直觀的方式呈現(xiàn)出來。圖形學的可視化技術只需要輸入相關的數據就可以形成相應的圖形以及數據分析,現(xiàn)在圖形學的可視化技術開始應用到醫(yī)學圖像的處理中,但是由于受到技術條件的限制還不能有效分析醫(yī)學數據。
(五)虛擬現(xiàn)實的技術
虛擬現(xiàn)實的技術是指將屏幕中的畫面以一種真實地形式呈現(xiàn)出來,讓觀眾感覺處在現(xiàn)實生活中一樣,現(xiàn)在我們觀看的3D電影大多利用的是這種技術。計算機根據人類肉眼觀看習慣和規(guī)律來設置相應的畫面,從不同的角度滿足觀眾的視覺需要,讓觀眾在不同場景的轉換中恍如在不同時空中穿梭。這種技術最大的優(yōu)勢就是將原本靜止的畫面以最生動真實的形式表現(xiàn)出來,給靜止的畫面注入了生命。
二、計算機圖形學的發(fā)展趨勢
(一)計算機動畫設計
早在20世紀60年代,計算機圖形學就有了一定的發(fā)展,給我們的生活帶來了很大的改變,但是由于受到計算機技術的限制,實際應用領域受到限制。計算機動畫追求的是畫面的生動性和連續(xù)性,將一些獨立靜止的畫面用不同的幀串聯(lián)在一起,形成一幅生動的動畫作品。計算機圖形利用動畫技術被廣泛地應用到游戲、影視以及廣告作品中,設計的動畫場面不僅很好地將動作與情節(jié)結合在一起,帶給觀眾巨大的視覺沖擊,還能利用動畫設計將整部作品的意義升華。例如大家十分熟悉的《阿凡達》這部作品就是利用計算機動畫技術帶給觀眾不一樣的感受,不僅是好萊塢大片,很多的動畫片也使用了動畫技術,讓小朋友在動畫片中感受樂趣。
(二)教學應用
近幾年計算機圖形學在教學中的應用也越來越廣泛,生動的圖形能夠幫助學生更好地消化知識點。計算機圖形學可以將教材上復雜的知識點以生動形象的圖像直觀地呈現(xiàn)出來,這樣的教學方式不僅能夠減輕老師和學生的壓力,還能很好地激發(fā)學生學習的興趣,加深對知識點的認識和理解。例如,利用計算機圖形學的相關技術形成數學模型或者是物理模型,學生通過對模型的學習掌握相關的知識點。
(三)圖形顯示
計算機圖形學依靠本身的可視化技術可以將數據和圖形有效地結合在一起,圖形顯示是計算機圖形學發(fā)展的一個主要方向。現(xiàn)在很多的氣象圖、地形圖以及資源分布圖中都使用了圖形學,相關部門利用這些圖形能夠在最短的時間內掌握想要了解的信息,有助于決策的科學性和合理性。現(xiàn)在很多行業(yè)的發(fā)展都要借助這些精密的地圖,特別是工程建設以及旅游資源開發(fā)等等,通過這些圖形顯示制定最佳的工作方案。
(四)網絡生成技術
網絡生成技術是今后發(fā)展的主要方向,可以分為結構化網格和非結構化網格兩種形式。
1、結構化網格
結構化網格的方式又可以稱為映射法,這種方法是利用映射的原理和映射函數等將網格映射到一個獨立的空間中,再利用多種方式將網格與物體本身相脫離,最后形成一個全新的物體。
2、非結構化網格
生成非結構化網格的方式有很多種,相比較結構化網格而言更加方便,在實際的應用中也會更加實用。生成非結構化網格的方法主要有布點、分解、柵格,其中應用得最多的就是布點以及柵格,非結構化網格今后的發(fā)展方向是全自動網格劃分以及三維網格。現(xiàn)在二維網格的發(fā)展已經相對成熟和穩(wěn)定,三維網格也開始投入研究和運用,這些都為全自動網格的劃分方式提供了有利的條件,全自動網格劃分方式的形成,可以大大提高工作效率。
三、總結
科學技術的發(fā)展很大程度上推動了計算機圖形學的發(fā)展,同時圖形學的研究和應用也帶動了相關學科的進步和完善,隨著圖形學在社會經濟發(fā)展中的作用越來越明顯,它已經成為當代社會進步和發(fā)展不可缺少的一部分。但是在實際應用中還是要正確對待圖形學,根據自身的具體情況有針對性地運用圖形學的相關技術,實現(xiàn)社會的健康發(fā)展。
參考文獻
[1]馬麗莉,羅坤,劉以成.計算機圖形學相關專利技術綜述[J].電視技術,2013(2).
關鍵詞:動手實踐;自主探索;合作交流;拓展延伸
中圖分類號:G427 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2014)21-068-1
一、折平行四邊形,操作中驗證概念
實踐操作是學生學習的重要方式,實踐操作能夠幫助學生理解和掌握知識,能夠幫助學生進行思考,解決數學問題,也能夠通過操作驗證概念,加深對概念的理解。
在復習軸對稱圖形的概念時,要讓學生體會到對折后能完全重合的圖形叫做軸對稱圖形,這時就讓學生拿出事先準備好的平行四邊形的圖形,讓學生動手實踐,對折平行四邊形讓學生發(fā)現(xiàn)不管怎么對折都沒有完全不重合,所以可以判斷平行四邊形不是軸對稱圖形,在這個過程中通過學生的動手實踐、討論觀察、對比分析清楚得知什么是完全重合,和完全一樣不同的概念。這樣通過動手操作加深了對概念的理解。
二、畫平行四邊形,探索中得出方法
在復習平移旋轉的知識點時教師可以利用平行四邊形這個圖形來進行教學,因為不管從題目的難易程度以及知識點、考查點的角度考慮,更能總結出對圖形平移和旋轉的方法,更能看出學生對平移和旋轉知識點的理解和掌握。旋轉平行四邊形,關鍵是平行四邊形有四個點,且四個角不是直角,兩條鄰邊之間的夾角很容易畫錯,要考慮四條邊都要旋轉一定的角度。為此,可以讓學生在作業(yè)紙上練習如下習題。例如:將下面圖形1先向右平移6格,再向下平移3格,然后將平移后的平行四邊形以A點順時針旋轉90度。在做這個習題之前先讓學生弄清題目要求,然后同桌討論怎么畫平行四邊形的旋轉圖,讓學生說清楚先畫什么,再畫什么,最后畫什么?然后完成題目。這時老師要求學生交流自己畫的方法。教師總結方法:在確定旋轉的中心點A后,將頂點所在的這個角的兩邊,利用三角板上的直角準確畫出兩條線段的旋轉后的位置,并截取線段的長度,即先確定兩條邊的位置,這是我們首先畫出的是一個角的兩條邊,再利用平行四邊形,平行且相等的特性準確畫出這個角兩邊相對的平行線,然后截取相應的長度,最后連線。同時讓學生知道對應線段的夾角不變,找出對應邊,并用三角板來驗證。在這個過程中學生各顯神通畫出平行四邊形的旋轉圖形,通過老師的啟發(fā),學生在自主探索中得出自己喜歡的方法,這樣對于知識點的掌握會更牢固。
對于放大與縮小知識點的復習,我覺得還是利用平行四邊形圖形展開教學,放大縮小時同樣涉及到鄰邊夾角的畫法問題。在教學中學生通過自主探究來對平行四邊形進行放大縮小,讓學生在不斷的操作中比較、觀察中比較、傾聽中比較,進而進行不斷的自我修復,達到對放大和縮小的深度理解。對平行四邊形放大與縮小難點有兩個,其一是鄰邊夾角度數易畫錯,其二是斜邊長度的畫法。因此可以這樣來解決:可以先在原圖中畫出平行四邊形的高,因為放大縮小是把圖形的每一條邊都擴大或縮小相同的倍數,并且形狀不變。在原圖中畫出擴大或縮小后平行四邊形的底,再畫出擴大或縮小后的高。然后利用平行四邊形的特性畫出另一半。在原圖中畫平行四邊形的兩條鄰邊可以避免鄰邊之間夾角度數的問題(如下圖形1)。
三、看平行四邊形,比較中悟出異同
觀察、比較、思考可以加深對知識的理解和掌握,豐富原有的知識結構,悟出知識間的異同。因此,在完成復習平移與旋轉,放大與縮小的知識點后,教師可以啟發(fā)提問:觀察剛才平行四邊形平移旋轉、放大縮小前后圖形你發(fā)現(xiàn)了什么?讓學生通過觀察、比較、分析、討論、歸納、總結等活動來發(fā)現(xiàn)異同,從而悟出平移與旋轉是位置發(fā)生變化,而大小不發(fā)生變化,放大與縮小是形狀沒有發(fā)生變化,大小發(fā)生了變化。學生通過自主獲得知識的過程也是我們教學所要倡導的,這樣的教學既加深了對知識深層理解又培養(yǎng)了學生自主學習的習慣,更培養(yǎng)了學生的思維。
四、轉平行四邊形,延伸中拓展思維
關鍵詞:數據結構;微課;思維導圖
一、背景
數據結構課程作為計算機專業(yè)的核心基礎課程,學好數據結構才能為許多后續(xù)課程的學習打下良好的基礎。課程要求學生通過理論與實踐學習之后,能掌握各種數據結構以及與之相關的算法的知識,并將這些知識應用到對具體實際問題的分析中。參照ACM/IEEE-CS的《ComputeCurricula2001》報告中提出的數據結構課程內容主題[1]有幾十個,即課程的教學內容多,覆蓋面廣,而且由于很多重要知識的理論性較強,特別是一些難點知識比較抽象而難以理解,所以數據結構是被學生廣泛認為難學、難懂、難實踐的課程。學習的過程通常由“信息傳遞”和“吸收內化”兩個階段構成,采用信息化技術手段開展以微課、慕課、云課程、翻轉課堂為代表的數字化教學是實現(xiàn)知識信息傳遞的有效手段[2]。微課一般是在課堂教學之外,由學生主動參與的輕量化、碎片化、結構化的學習方式,通過良好的課程結構設計,結合短視頻、動畫、語音等手段,能有效地將抽象的知識轉為形象化的內容,從而高效促進學生“吸收內化”的進程。
二、微課及設計方法
微課(Microlecture),是指運用信息技術按照認知規(guī)律,呈現(xiàn)碎片化學習內容、過程及擴展素材的結構化數字資源[3]。微課課程平臺是學生在課堂教學外的細化教學知識,實現(xiàn)“自主學習”和“個性化學習”的環(huán)境,在微課平臺上,學生可按需選擇學習,既可查漏補缺,又能強化鞏固知識,是課堂學習的一種重要補充和拓展。從邏輯結構角度看,一個完整微課課程通常由一系列微課單元構成,一個微課單元除了用來講述該教學主題知識點的課堂教學短視頻及與短視頻配套的描述或解釋的短文這一最重要的核心部分之外,通常還包含與該教學主題相關的練習測試及師生交流等輔教學資源,這些資源共同組成了一個主題式、半結構化的微課教學單元。一個設計良好的微課單元通常具備主題選題精準和內容組織合理的特點。選題精準就是一個微課單元是一個教學主題,在設計這個主題時,要注意這個選題所覆蓋的知識或原理應較為簡單[4],其涵蓋知識點可選2—3個;內容組織合理就是知識內容的組織和分解簡明,將一個教學主題核心知識點和目標分解為若干個子知識點或步驟,這個核心知識點的分解最好只要一層邏輯,盡量不要在子知識點下再分解。
三、數據結構微課設計過程
數據結構課程要求學生能合理選擇數據結構,并把與問題相關的數據組織起來實現(xiàn)準確和高效計算處理,所以數據結構的核心概念由數據的邏輯結構及其定義在邏輯結構上的運算、數據的存儲結構以及運算的實現(xiàn)、運算算法的復雜度分析三個方面構成,而且在課程中數據的結構又與其相關的算法纏繞在一起[5],使得在微課設計時所做的知識點分析必須循序漸進地展開,采用由淺到深、由易到難的步驟,再從這個課程的知識體系出發(fā),選取其中的重點、難點、疑點、考點、易錯點、熱點和擴展點,設計和制作一系列既相對獨立,又環(huán)環(huán)相扣的微課主題單元[6]。
(一)知識點分析與微課主題單元劃分
設計數據結構課程的微課時,首先按照課程內容的知識結構來完成各個主題單元的設計和劃分。我國的大部分數據結構與算法的教材[7-8]把課程的知識體系對應到教學內容之后,分成了基本概念和基礎知識、線性數據結構及相關算法、樹形結構及相關算法、圖結構及相關算法四個教學組成部分,這四個組成部分又可分別分成若干子模塊,每個子模塊又可再分成若干主題單元;劃分方法可以使用表格或思維導圖來協(xié)助完成。思維導圖是表達發(fā)散性思維的有效圖形思維工具,能直觀地把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現(xiàn)出來[9]。借助思維導圖,我們能有效完成微課課程知識結構的設計工作,圖1是我們設計線性數據結構及相關算法部分的微課主題單元思維導圖。
(二)微課主題單元設計
在完成對課程的教學內容主題劃分之后,開始對每個教學主題單元做設計。設計主題單元時要以學生為中心,其內容選擇先考慮突出主題單元中的重點知識點,同時需要保證學生能看懂、能聽懂,就是盡量以生動形象的語言和動畫表達知識點,特別是難點和常見疑點必須演示或解釋得詳細清楚。這里以單鏈表主題單元為例。單鏈表是最簡單的鏈式存儲結構,是深入學習樹與圖(非線性結構)的基礎,其概念及其實現(xiàn)是本節(jié)教學的重點和難點內容,我們按照內容介紹的次序來繪制思維導圖,圖中帶星號的是重點知識點。在制作微課資源時,可以針對不同特點的知識點采用不同的講解形式。對于概念性的內容,只需用語言或文字以學生容易理解的方式講述清楚概念,而對一些抽象的內容,可采用圖形、對比表格、動畫等方法來講解。如單鏈表結點與單鏈表結構的知識點,我們采用的是圖形動畫演示配合語音講解方法;在講解單鏈表的實現(xiàn)時,我們采用了代碼單步執(zhí)行分析與圖形動畫演示相結合的方法來講述,取得了較好的教學效果。
一、思維導圖對知識結構的優(yōu)化作用
學生不僅要獲得知識,還要獲得合作學習與自主學習的能力,凸顯課堂上學生的主體地位,課堂管理人性化,基于這樣的理念,教師授課要采用科學的教學方法,更廣泛和更深層次挖掘教材,優(yōu)化知識的結構,培養(yǎng)學生的嚴謹態(tài)度和自主學習的習慣。通過思維導圖,可以把知識點全面、系統(tǒng)的展示出來,給學生以易懂、直觀、嚴謹的感受。
以“一個因數為兩位數的乘法”的教學為例,由于涉及到各種口算、筆算乘法的應用,還有數量關系等,知識點較多,如教師只是通過小篇子訓練、例題板演等手段進行講解,一些學生理解上會有困難。因此,教師在講完基礎知識后,可以利用如下的思維導圖進行知識總結,可幫助學生理解一個因數為兩位數的乘法,也為學生提供了自主學習的好方法。
口算乘法筆算乘法一個因數為兩位數的乘法因數末尾帶有0的乘法四舍五入、求近似數法乘法估算乘法應用題與常見數量關系
二、思維導圖對學生自主認知能力的提高
蘇教版的小學數學新課程標準要求學生要具備數學意識與模型思想,同時建立空間的觀念,逐步培養(yǎng)數據分析的良好習慣,積淀數學活動的經驗,為今后建立數學知識框架奠定穩(wěn)固的基礎。小學生理解抽象的數學概念普遍較困難,尤其是類似的知識點,教師如果使用灌輸式的教學方法,學生在認知上和理解上就容易混淆,難以達到教學效果。利用思維導圖進行教學,把容易混淆弄錯的知識點進行導圖的設計,可以有效解決這一個難點,用圖文并茂的方式,可以提高學生的辨析力和自主認知力。
以“認識多邊形”的教學為例,這節(jié)課會涉及到眾多四邊形,有正方形、長方形、梯形、平行四邊形等等,小學生要在一節(jié)課中認識這么多的圖形,確實不太容易。教師進行教學時,可以現(xiàn)在黑板上畫每一個圖形,畫的過程中告訴學生每種圖形的名稱,然后根據每種圖形之間的關系設置導圖,制作導圖時,圍繞一個固定主題來構建每個知識點,通過教師的加工,使用圖像呈現(xiàn)知識點的信息,關鍵詞與連線呈現(xiàn)復雜抽象的知識點,可以讓學生更直觀的理解各種圖形之間的聯(lián)系,使學生易于理解多邊形的概念與聯(lián)系,不至于再次混淆各種圖形的概念,提高學生辨析和自主認知的能力。
三、思維導圖對學生歸納總結能力的幫助
復習是教學的一個重要環(huán)節(jié),復習同時也是提高教師教學質量的重要步驟,尤其是復習每個單元的知識,是教師提高教學效果的前提。復習課主要有三大教學功能,包括整理歸納知識點、查漏補缺、提高綜合能力,通過對學生進行單元復習來提高每位學生的自主學習能力和歸納總結能力,能夠提高學生的素養(yǎng),也有利于學生自主分析進而處理實際問題。復習課有多種教學模式,可以分為分層練習、綜合應用拓展和知識梳理這三種。然而長期的知識整理、習題練習、教師講評的復習課模式在實際教學效果上存在不少問題,容易使教師和學生都產生疲倦。為了解決這個教學重難點,教師可以使用思維導圖來幫助學生進行單元復習,從而使學生更系統(tǒng)的掌握單元知識,學生對知識全局進行把握,提高實際問題的解決能力,收到良好的教學效果。
以“長方體與正方體”的單元復習教學為例,正方體與長方體有較多知識點,兩者之間交叉的知識點更多,學生在實際掌握中有很大困難,極容易將兩者混淆。尤其是在求面積與求體積等問題上,學生會出現(xiàn)求面積錯用體積公式,求體積卻用面積公式的現(xiàn)象,造成學生在實際運用時不能領悟要領。教師在進行單元復習的教學時可以利用思維導圖法引導學生復習,幫助學生對長方體與正方體的相關知識點進行梳理,例如概念、表面積、容積、體積、特征等等,這樣的教學方式,可以幫助學生梳理各個單元的知識點,并提高學生的歸納總結和解決實際問題的能力,以便學生在解決問題時能夠得心應手。